题目内容

18.如图所示为某种透明介质的截面图,△AOC为等腰直角三角形,BC为半径R=12cm的四分之一圆弧,AB与水平屏幕MN垂直接触于B点.由红光和紫光两种单色光组成的复色光垂直AC射到O,结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑.已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$,n2=$\sqrt{2}$.
①判断在BM和BN间产生亮斑的颜色;
②求两个亮斑间的距离.

分析 ①由全反射临界角公式sinC=$\frac{1}{n}$可求出红光与紫光的临界角,则可判断是否能发生全反射,则可得出两光点的性质;
②由折射定律求出折射角,由几何知识可求得两光斑的距离.

解答 解:①设红光和紫光的临界角分别为C1、C2,有
 sinC1=$\frac{1}{{n}_{1}}$
解得C1=60°    
sinC2=$\frac{1}{{n}_{2}}$
解得C2=45°
在O点入射角为45°所以紫光在AB面发生全反射,而红光在AB面一部分折射,一部分反射,
且由几何关系可知,反射光线与AC平行,所以在BN间产生的亮斑P1为红色紫色的混合色,在BM间产生的亮斑P2为红色.
②画出如图光路图    
设红光折射角为r,根据折射定律 n=$\frac{sinr}{sini}$ 求得sinr=$\frac{\sqrt{6}}{3}$ 
由几何知识可得:BP2=$\frac{R}{tanr}$,解得BP2=6$\sqrt{2}$cm
有几何知识可得△OBP1为等腰直角三角形,解得BP1=12cm
所以P1P2=6(2+$\sqrt{2}$)cm
答:
①在BN间产生的亮斑P1为红色紫色的混合色,在BM间产生的亮斑P2为红色;
②两个亮斑间的距离为6(2+$\sqrt{2}$)cm.

点评 本题首先要能正确作出光路图,掌握全反射的条件,并能正确应用几何关系和折射定律结合进行解题.

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